高分子新材料的案例
走進生活的高分子新材料——PEEK
舊的不去新的不來，PEEK涂層鍋比起傳統電飯鍋更加順滑，耐用清洗也方便，科技的進步總是靜悄悄地改變每個平常人的生活。
使用PEEK內膽的美的DHZ4002XM電飯鍋
伍
夜已深，可王先生并沒有下班，月色朦朧的加班夜，敲完文檔的句號，他睡眼惺忪地掏出電子煙桿吸一口，伸個懶腰，自在愜意。最近人們開始崇尚養生，男人們紛紛扔掉摸了多年的煙盒，吸起電子煙。煙繚霧繞解千愁，又不用在意焦油的危害。應該感謝PEEK這一偉大的發明，讓電子煙零件的耐溫和絕緣性能得到提高，讓每個在混凝土堡壘中流浪的精英們擁有廉價的放松方式。
QOQ電子煙的PEEK零件
小李和王先生平常的一整天結束了，PEEK的故事還在繼續，從飛機導彈，到現在的鍋碗瓢盆，感謝無數企業和工程師們的努力，讓過去昂貴而陌生的材料變得親民，造福普羅大眾。相信在不遠的未來，會有更多的PEEK產品，出現在我們的生活中。舊時王謝堂前燕，正在飛入尋常百姓家。
既關注PEEK在軍工航空航天、醫療及電子半導體行業等工業領域的應用，也會注重開發PEEK在日常生活等快消品領域的更多應用，讓材料服務于大眾，新材料讓生活更美好！
展開 可制備三維高分子納米復合材料的新方法
可制備三維高分子納米復合材料的新方法。碳納米管（CNTs）和石墨烯作為一種新型的碳納米材料，由于其獨特的結構和優異的性能，在聚合物納米復合材料領域引起了廣泛的關注。
近年來，中國科學院新疆理工研究所研究員馬鵬程領導的研究小組在碳納米管泡沫材料的制備和應用方面取得了一系列進展，部分研究成果已應用于國家重點實驗室。授權和授權。柔性傳感裝置中的三維聚合物納米復合材料的研究成果發表在《復合材料科學與技術》上，該研究得到了國家計劃、自然科學基金和精細化工產業化聯盟的支持。中國科學院研究生院。
研究人員使用廉價的商業化聚合物泡沫作為模板。通過控制實驗條件，制備原位催化劑，部分熱解聚合物模板，以及納米材料的生長，實現了CNT泡沫的高效可控生長。馬鵬程說，我們獲得的納米材料具有優異的St。結構穩定性、疏水性和吸附性均能吸附30～80倍的有機溶劑和未聚合的液體聚合物樹脂，可制備任意形狀的碳納米管泡沫，為C的制備提供了極大的便利。聚合物納米復合材料。
同時，研究人員充分利用了CNT泡沫的孔結構和吸附性能，并以聚甲基硅氧烷為基質，采用樹脂自滲透法制備了三維聚合物納米復合材料。研究了該材料的力學性能和電學性能。研究發現，該材料具有獨特的壓阻效應，在此基礎上，研制了一種基于三維聚合物納米復合材料的柔性應變傳感器。
研究人員利用自行研制的掃描電鏡（SEM）原位微機械測試裝置研究了應力條件下器件的微觀斷裂行為。結果表明，器件的電阻行為與CNT泡沫骨架的變化、內部裂紋的形成和擴展以及微觀結構和結有關，從結構變化的角度解釋了傳感材料的力電耦合行為。
柔性應變傳感器可以以多種方式結合到實際應用中，如電子皮膚顯示材料的應力分布、指示材料的存取電路的應變狀態等。它在可穿戴設備、柔性電子顯示、儲能等方面具有廣闊的應用前景。
展開 ：仿生啟發的新一代抗植入異物反應高分子材料
植入式生物材料和醫療器械在臨床中有著廣泛的應用，包括組織工程支架，植入假體，藥物緩釋載體，連續血糖檢測器等。這些材料植入體內后會被宿主免疫系統識別，并被認為是外來物，從而在植入體與宿主接觸界面引起一系列免疫反應過程，包括強烈的炎癥反應、異物巨細胞的形成和纖維化，最終導致植入物被纖維膠原包裹，與宿主組織相隔離。這種材料植入后的異物反應阻斷了植入體與宿主之間的物質信號傳遞，切斷了營養傳輸，導致組織變形和病人痛苦，造成植入失敗。而當前報道的抗異物反應材料種類很少，許多材料的合成和制備相對困難。因此，研究和發現生物相容性好、結構簡單且易大量制備的新型抗異物反應材料在生物材料領域具有重要意義。
近期，劉潤輝教授課題組報道了受絲膠蛋白啟發的一類新型抗黏附和抗植入異物反應高分子材料——聚β-絲氨酸（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 9586– 9593）。近日，劉潤輝教授課題組報道了結構更為簡單、水溶性高、易合成和易大量制備的新一代抗植入異物反應高分子材料——聚DL-絲氨酸。該研究成果以“Bio-inspired poly-DL-serine materials resist the foreign-body response”為題發表在Nature Communications上（Nat. Commun. 2021, 12, 5327）。
受絲膠蛋白低免疫原性的啟發，作者推測基于聚L-絲氨酸（P-L-Ser）的材料能夠抗異物反應，但P-L-Ser由于其β-折疊的二級結構導致其難溶于水，溶解度小于0.1 mg/mL，這極大限制了它的應用，這可能是沒有任何P-L-Ser的應用報道的原因。
展開 ：在高分子材料的三維形狀光編程領域取得新進展
三維微圖案的光學打印
該工作通過將光響應的二硒鍵引入形狀記憶聚合物中，實現了在無外力約束條件下的材料三維形狀光編程，提高了應力編輯的時空分辨率，因此為形狀編程材料的設計和制備提供了新思路。
以上相關成果發表在Advanced Materials (Adv. Mater., 2021, 202105194)。清華大學化學系直博生劉誠和譚以正為共同第一作者，姬少博博士和清華大學化學系許華平教授為共同通訊作者。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.202105194
中科院深圳先進院杜學敏研究員團隊等發展出天然高分子水凝膠材料三維形態可控編輯新策略
該研究發展了一種天然高分子水凝膠材料三維形態可控編輯新策略，該策略既無需復雜設備進行結構設計，又無需多組分材料復合，僅通過交聯梯度與尺寸效應協同，即可實現單組分傳統高分子水凝膠材料三維形態可控編輯，且該簡單易行的形態編輯策略還可普適拓展到如海藻酸鈉等高分子材料中。該研究工作得到了國家重點研發計劃（2017YFA0701303）、國家自然科學基金（52022102）、中國科學院青年創新促進會（2019353）、深圳市（JCYJ20180507182051636，KQJSCX20180330170232019）等科技項目資助。
展開 GPC與APC：誰更適合于高分子材料分子量測試分析
高分子材料問世至今僅有一百多年的歷史，但其發展速度之快及應用范圍之廣，使它和鋼鐵、木材、水泥一起構成現代社會的四大基礎材料。與其它材料相比，高分子材料具有非常優良的成型加工性能和機械強度，這與其特殊的結構、分子量大小和分子量的差異程度（分子量分布）有著非常密切的關系。
因此，掌握平均分子量和分子量分布等信息，對于高分子材料的研究、開發、制備以及生產工藝管理和品質把控等方面至關重要。
PART 01
一、分子量測試常用設備
GPC也可稱為體積排阻色譜(SEC)，是一種用溶劑作流動相，多孔性填料或凝膠作為分離介質的柱色譜。接上不同的檢測器，GPC可以同時測定聚合物的各種相對分子質量及其分布。
超高效聚合物色譜儀（Advanced Polymer Chromatography，APC），在高分子化合物的分子量及分子量分布測定中具有顯著優勢，與傳統的凝膠色譜儀比較，提高了分離度，尤其在相對較小分子部分，獲得了更好的分離效果，可以得到較為準確的分子量和分子量分布，分析速度快，由于使用了小顆粒的凝膠色譜柱，分離速度大大提升，平均分析時間縮短了3~5倍。
展開 2020碳纖維材料展|復合材料展|高分子材料展
新型無機非金屬材料
先進陶瓷、特種玻璃、新型建筑材料、人工晶體、藍寶石、耐磨材料及設備等；
5. 高性能纖維及復合材料
高性能纖維及材料、碳纖維材料、樹脂基復合材料、碳/碳復合材料、金屬復合材料及設備等；
6. 先進高分子材料
聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚碳酸脂、功能彈性體材料、特種橡膠、工程塑料、硅材料、氟塑料、高性能氟硅材料、功能性膜材料及設備等；
7. 新能源材料
光催化能源材料、太陽能光伏材料、鋰離子電池材料、先進儲能材料、風電材料、新光源材料、油氣田先進材料及設備等；
8. 電子材料
介電材料、半導體材料、集成電路和光電器件材料、壓電與鐵電材料、熱電材料、導電金屬及其合金材料、磁性材料、光電子材料、電磁波屏蔽材料、多鐵材料、鐵電材料、非晶合金、氧化物存儲材料及設備等；
9.
展開 塑膠材料篇：高分子的結構，影響著材料的諸多性能
塑膠材料的種類繁多，性能各異，雖然常用的材料還不算太多，但是有些材料性能差異很大，有些則比較相似，如果我們光靠記憶各材料的性能來熟悉材料，顯然是比較低效的，特別是一些你不常使用的材料，即使當時你能記住它具體性能用途，但是估計也會很快忘記。所以，這個時候，理論、原理性的知識就顯得尤為重要，以下內容實際上在上學時我們都學過，只是當時很難去理解，現在回過頭來看，其實還是有些收獲的。
高分子鏈的結構，其實影響著高分子塑膠材料很多性能，如強度、剛度、沖擊強度等物理性能，有些材料分子結構式非常相似，但性能卻各異，比如這三種材料：PE、PS、PVC。
本文為啥把它們三放在一起舉例介紹呢，主要是他們名字太相似了，咋一看，一字之差，實際上它們的性能差別很大，它們都為五大通用塑膠之一，產量大，價格便宜，廣泛應用于日常產品上。
PE，學名稱為“聚乙烯”，是指由乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物。
PS，學名稱為“聚苯乙烯”，是指由苯乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物。
PVC，學名稱為“聚氯乙烯”，是指由氯乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物。
PE、PS和PVC的單體化學結構式如下，可以看出，結構式的主要區別是，PS中苯環取代了PE（聚乙烯）中的一個氫原子，而PVC中氯原子取代了PE（聚乙烯）中的一個氫原子。
所以也統稱聚乙烯類塑膠，其中把苯環、CI等稱為取代基（R），它們的聚合反應如下：
由于分子結構的不同，所表現出來的性能也會不同，從上面的結構式可以看出，PE的分子結構具有對稱性，而PS和PVC分子結構不對稱。
那么對稱或不對稱的分子鏈結構對聚合物的性能有什么影響呢？
展開 南科大頂刊：光固化4D打印超高力學性能形狀記憶高分子材料！
近日，南方科技大學機械與能源工程系副教授葛锜團隊和西北工業大學副教授張彪團隊在Advanced Materials合作發表論文，報道一種用于光固化4D打印的超高力學性能形狀記憶高分子材料。這種新材料在橡膠態斷裂應變超過1240%，在150%-250%的應變區間可以重復加載超10000次。此外，其優異的光聚合性能使其成為數字光處理（Digital Light Processing - DLP）4D打印的理想材料，最高打印精度2微米，在智能家居、航空航天和軟體機器人領域應用潛力非常大。該項研究被Advanced Materials后內封面重點報道。
論文鏈接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202101298
4D打印是一種新興的制造技術，它能夠使打印出來的三維結構的形狀在外界環境刺激下隨時間變化。與用于4D打印的其他主動軟材料（Soft Active Materials -SAMs）料相比，形狀記憶高分子（Shape Memory Polymers - SMPs）具有更高的剛度，并且能與各種3D打印技術兼容。關注材料科學與工程公眾號，接收更多專業資訊。其中，采用DLP 3D打印技術打印可光固化SMP，可以制造具有復雜幾何形狀和高分辨率的4D打印結構。然而，現有可光固化SMP在力學性能方面具有局限性（伸長率偏低、抗疲勞性能差等），這極大地限制了它們的應用范圍。因此，亟需發展可承受大變形且具備抗疲勞能力的光固化SMP，以滿足工程應用中對4D打印智能材料力學性能的高要求。
圖 1.
展開 光固化4D打印超高力學性能形狀記憶高分子材料
近日，南方科技大學機械與能源工程系副教授葛锜團隊和西北工業大學副教授張彪團隊在Advanced Materials合作發表論文，報道一種用于光固化4D打印的超高力學性能形狀記憶高分子材料。這種新材料在橡膠態斷裂應變超過1240%，在150%-250%的應變區間可以重復加載超10000次。此外，其優異的光聚合性能使其成為數字光處理（Digital Light Processing - DLP）4D打印的理想材料，最高打印精度2微米，在智能家居、航空航天和軟體機器人領域應用潛力非常大。該項研究被Advanced Materials后內封面重點報道。
4D打印是一種新興的制造技術，它能夠使打印出來的三維結構的形狀在外界環境刺激下隨時間變化。與用于4D打印的其他主動軟材料（Soft Active Materials -SAMs）相比，形狀記憶高分子（Shape Memory Polymers - SMPs）具有更高的剛度，并且能與各種3D打印技術兼容。其中，采用DLP 3D打印技術打印可光固化SMP，可以制造具有復雜幾何形狀和高分辨率的4D打印結構。然而，現有可光固化SMP在力學性能方面具有局限性（伸長率偏低、抗疲勞性能差等），這極大地限制了它們的應用范圍。因此，亟需發展可承受大變形且具備抗疲勞能力的光固化SMP，以滿足工程應用中對4D打印智能材料力學性能的高要求。
圖 1. 超高力學性能的tBA AUD SMP用于基于DLP 3D打印技術的4D打印
聯合研究團隊合作開發出了一種超高力學性能可光固化SMP體系。該材料體系主要由丙烯酸叔丁酯（tBA）和脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯（AUD）組成，故稱為tBA-AUD SMP體系。
展開 [醫用高分子材料]
醫用高分子材料
包括天然生物高分子材料和合成生物高分子材料。天然醫用高分子材料來源于自然，包括纖維素、甲殼素、透明質酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等；合成醫用高分子材料是通過化學方法，人工合成的用于醫用的高分子材料，目前常用的有聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。
材料性質
按照材料的性質，醫用高分子材料可分為非降解和可生物降解兩大類。其中非生物降解的材料包括：聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、硅橡膠、聚氨酯、聚醚醚酮等，其在生理環境中能夠長期保持穩定，不發生降解、交聯和物理磨損等，并具有良好的力學性能。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復和制造人工器官、人造血管、接觸鏡和黏結劑等。
展開 
寧波材料所陳濤研究員課題組：受豹紋變色龍皮膚啟發的智能多色熒光高分子水凝膠
.》: 開發出無束縛、可編程的“保鮮膜”軟體機器人
中科院寧波材料所陳濤研究員團隊在鐵蘭啟發的有機凝膠進行光熱空氣集水方面取得進展
中科院寧波材料所陳濤研究員課題組在仿生調控砂子用于海水淡化與凈水收集方面取得進展
中科院寧波材料所陳濤研究員團隊:在自保護、人機互動柔性織物傳感器方面取得進展
中科院寧波材料所張佳瑋研究員與陳濤研究員團隊：抗凍可拉伸有機水凝膠軟驅動器
中科院寧波材料所陳濤研究員課題組在高分子水凝膠驅動器方面取得新進展
中科院寧波材料所陳濤研究員課題組在智能熒光高分子水凝膠的材料構建及其功能協同方面取得新進展
中科院寧波材料所陳濤研究員團隊在非對稱仿生界面高分子復合材料用于太陽能海水淡化方面取得系列進展
中科院寧波材料所陳濤、張佳瑋研究員：基于動態硼酸酯鍵的水凝膠的模塊化組裝和智能形變
中科院寧波材料所陳濤研究員和張佳瑋研究員在非對稱仿生智能水凝膠驅動領域取得系列進展
中科院寧波材料所張佳瑋研究員和陳濤研究員：具有3D復雜驅動-智能變色雙功能協同的新型智能仿生水凝膠
中科院寧波材料所陳濤研究員團隊在二維非對稱超薄膜構建及其仿生應用方面取得進展
中科院寧波材料所陳濤研究員團隊在柔性可穿戴電子皮膚方面取得系列進展
中科院寧波材料所陳濤研究員課題組在非對稱高分子二維復合薄膜制備及其可穿戴傳感器應用方面取得進展
中科院寧波材料所陳濤研究員課題組系統評述：超分子形狀記憶水凝膠研究進展
中科院寧波材料所陳濤研究員和黃又舉研究員在多功能性二維非對稱油水分離膜方面取得新進展
寧波材料所陳濤研究員在生物可降解油水分離材料方面取得新進展
展開 高分子材料的流變特性簡介
高分子材料的流變特性簡介
■蘇州誠模精密 / 孫同杰經理&韓強檢測工程師
高分子材料的黏彈性
高分子熔體或溶液具有黏彈性，即在變形時會有黏性損耗，流動時也會產生彈性記憶效應。從概念上來說，這種黏彈性可以分為線性黏彈性和非線性黏彈性。其中，非線性黏彈性也是高分子材料流變學的主要研究內容。值得注意的一點是高分子熔體或溶液的彈性，與我們常規意義上所說的高分子的本體彈性有些不同。比如橡膠類材料交聯后，在常溫下具有高彈性，這種高彈性來自于高彈態下高分子的鏈段運動，并且因為交聯網絡的，形變可以完全恢復。而高分子熔體或溶液的彈性，或者處于黏流態下的高分
子的彈性，其發生總是伴隨不可逆的黏性流動，也因此稱之為黏彈性；其原理與高分子纏結形成的不完善的網絡結構有關，這種網絡也不同于交聯橡膠網絡。
所謂線性黏彈性，是指高分子在小變形下的流變行為。比如，用旋轉流變儀測試高分子的動態黏彈性（交變的 應力、應變），就是測試其在小振幅、小形變下的線性黏彈性。這里提到的動態黏彈性的測試，與穩態剪切流場中的流變測試有差異。動態黏彈性的測量通常采用的是轉子型流變儀，比如錐板式流變儀、同軸圓筒流變儀等，測試采用的是振蕩模式，即設定一個應變，以不同的振蕩頻率對材料進行動態頻率掃描，這里不同的振蕩頻率類似于穩態掃描時的剪切速率。此應變值的確定通常是通過固定掃描頻率后對材料進行應變掃描得到的，所取的應變值應處于線性黏彈區，即熔體結構未發生破壞的區域。動態黏彈性的測量可以同時得到黏性行為參數和彈性行為參數，包括儲能模量、損耗模量、復數黏度和動態黏度等；除此以外，運用時溫等效原理可以擴大測量的頻率范圍。
展開 高分子材料之TPU
一、簡介
TPU（Thermo plastic
polyurethanes，熱塑性聚氨酯彈性體）是一種新興的高分子材料，其硬度介于橡膠和塑料之間，且具有良好的彈性、強度、加工、耐油、環保等特性，TPU制品的承載能力、抗沖擊性能以及減震性能突出，被廣泛應用于鞋材、管材、薄膜、滾輪、電纜電線、消費電子等相關行業。
?TPU原料
TPU屬于塑膠類，一般采用注射成型工藝，即將原料（一粒粒的塑料米）加溫融化以后，用炮筒射入塑膠模具而制成產品。
iPhone手機保護殼
二、材料性能
TPU的剛性
TPU作為彈性體是介于橡膠和塑料之間的一種材料，這從它的剛性看出來，TPU的剛性可由彈性模量來度量。橡膠的彈性模量通常在1~10MPa，TPU在10~1000MPa，塑料（尼龍，ABS，PC，POM）在1000~10000MPa，如下圖。
TPU與其他材料的彈性模量比較
TPU的硬度
硬度是材料抵抗變形、刻痕和劃傷的能力的一種指標。通過改變TPU各反應組分的配比，可以得到不同硬度的產品，而且隨著硬度的增加，其產品仍保持良好的彈性和耐磨性。一般情況下，TPU的硬度范圍從60A~74D。
TPU硬度通常用邵爾A（Shore A）和邵爾D（shore
D）硬度計測定，邵爾A用于比較軟的TPU，邵爾D用于較硬的TPU。硬度主要由TPU結構中的硬段含量來決定，硬段含量越高，TPU的硬度就會隨之上升。硬度上升后，TPU的其他性能也會發生改變，拉伸模量和撕裂強度增加，剛性和壓縮應力（負荷能力）增加，伸長率降低，密度和動態生熱增加，耐環境性能增加。
TPU硬度通常用邵爾A（Shore A）和邵爾D（Shore
D）硬度計測定，邵爾A用于比較軟的TPU，邵爾D用于較硬的TPU。
展開 高分子材料常見的幾種老化試驗
▎樣品要求：
根據GB/T 7141，
1）在所選的每個周期和溫度下每種材料至少暴露三個平行試樣；
2）試樣厚度相當于但不大于預期應用中的最小厚度；
3）試樣的制作方法應與其在預期應用中的相同；
4）一系列溫度的所有試驗試樣均應為同一批次。
▎相關測試標準：
GB/T 7141 塑料老化試驗方法
GB/T 3512 硫化橡膠或熱塑性橡膠 加熱老化和耐熱試驗
ASTM D5510 Heat Aging of Oxidatively Degradable Plastics
JIS K 6257 硫化橡膠和熱塑性橡膠 熱老化性能測定
2.溫濕老化試驗
在大氣環境下，溫度（熱）和濕度（水分）都會導致高分子材料的老化。濕熱老化試驗通過模擬溫度和濕度環境對高分子材料進行加速老化，以評估材料在應用過程中的耐溫度和濕度的老化性能。
▎測試儀器：
濕熱老化試驗箱
▎適用產品范圍：塑料、橡膠等高分子材料。
▎樣品要求:
試驗樣品應在不包裝、不通電、準備使用狀態或按有關標準的其他規定放入試驗箱中。如沒有規定特定的安裝架，那么安裝架的熱傳導應盡可能低，使得實際上對所有的試驗樣品都是絕熱的。
▎相關測試標準：
GB/T 2423.3：試驗Cab: 恒定濕熱試驗
GB/T 2423.4：試驗Db: 交變濕熱試驗
GB/T 15905 硫化橡膠濕熱老化試驗方法
GB/T 2573 玻璃纖維增強塑料老化性能試驗方法
ASTM D2126 Response of Rigid Cellular Plastics to Thermal and Humid Aging
3.臭氧老化試驗
臭氧在大氣中的含量很少卻是橡膠龜裂的主要因素，特別是對含雙鍵的橡膠材料，有極強的破壞能力。
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